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UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA “JOSÉ SIMEÓN CAÑAS” MANUAL PRÁCTICO DE LABORATORIO PARA LAS MATERIAS DEL ÁREA DE POTENCIA TRABAJO DE GRADUACIÓN PREPARADO PARA LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PARA OPTAR AL GRADO DE INGENIERO ELECTRICISTA POR: WILFREDO AUGUSTO LEONOR CARTAGENA JUAN ARNULFO CHAVARRIA URQUILLA JAIME FERNANDO ZEPEDA QUINTANILLA OCTUBRE 2008 ANTIGUO CUSCATLÁN, EL SALVADOR, C.A. RECTOR JOSE MARIA TOJEIRA, S.J. SECRETARIO GENERAL RENÉ ALBERTO ZELAYA DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA EMILIO JAVIER MORALES QUINTANILLA COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA OSCAR ANTONIO VALENCIA MONTERROSA DIRECTOR DEL TRABAJO ENRIQUE ANDRÉS MATAMOROS LOPEZ LECTOR DORIS MARÍA CALDERÓN DEDICATORIA. Esta tesis la dedico en primer lugar a Dios por haberme permitido finalizar mis estudios universitarios y por haber estado a mi lado en cada dificultad que se me presentó, ya que sin él no estuviera donde me encuentro ahora. También se la dedico a mi mamá Milagro Rosalía Cartagena de Leonor quien me apoyó en todo momento y nunca me dejo solo, a mi papá Wilfredo Arnulfo Leonor Contreras que estuvo a mi lado, a mis abuelos Milagro Martínez de Cartagena y José Juventino Augusto Cartagena que si no los tuviera a mi lado, no estaría presentando esta tesis, a mis hermanos Juan Francisco Leonor Cartagena y Emilio José Leonor Cartagena, y a mi novia Natalia Carolina Deleón Rauda que me ha apoyado hasta el momento en forma incondicional en todos mis problemas y me ha dado su apoyo en todo momento. Y especial agradecimiento al Ing.Matamoros que nos dio su apoyo incondicional para la realización de la tesis. El hombre encuentra a Dios detrás de cada puerta que la ciencia logra abrir. Wilfredo Augusto Leonor Cartagena. DEDICATORIA. Mi Trabajo de Graduación lo dedico: A DIOS por darme la oportunidad de vivir y el privilegio de ser parte componente de la clase profesional. A mis padres que me dieron la vida y me han apoyado en todas mis decisiones. Gracias por todo papá y mamá por mostrarme el camino a seguir para obtener la superación personal por medio del propio esfuerzo y la dedicación constante. Y aunque hemos atravesado momentos difíciles siempre han estado para mí, apoyándome y brindándome todo su amor y comprensión. A mis hermanos Gloria, Samuel y Delmy, por estar conmigo y apoyarme siempre; no solo por medio del factor económico, que aunque es sumamente importante, se vuelve superficial al compararlo con la infinidad de valiosos y sabios consejos, producto de la propia experiencia personal. Los quiero de todo corazón y este trabajo que me llevó seis meses realizar y el título de Ingeniero Electricista que me tomó cinco años obtener y estoy a punto de recibir son para ustedes. Con esfuerzo y dedicación aquí está lo que ustedes me brindaron, un título de Educación Superior, solamente les estoy devolviendo una parte de lo que ustedes me dieron en un principio. A mis hermanos menores Joel y Verónica, gracias por estar conmigo y apoyarme siempre. A mis profesores por confiar en mí, especialmente al Ingeniero Enrique Matamoros, asesor de este Trabajo de Graduación y la Ingeniera Doris Calderón, lectora de esta Tesis. Gracias por todas las enseñanzas técnicas y los consejos prácticos, herramientas fundamentales en la vida profesional. Y a mis compañeros de Tesis, sin quienes yo no lo hubiese logrado. Tantas desveladas, debates, discusiones y desacuerdos sirvieron de algo y al final acá está el fruto de nuestro esfuerzo. Hemos podido obtener un trabajo digno de un Ingeniero con sello UCA. Juan Arnulfo Chavarría Urquilla. DEDICATORIA Dedicado e inspirado en la voluntad de Dios todopoderoso, quien es el eje principal de mi vida y de todos los que lo amamos; con todo mi cariño, dedico este trabajo tan trascendental a mis padres, doña Reyna y don Jaime quienes con sus consejos, su apoyo incondicional y su amor lograron que en mi surgiera el carácter, el positivismo, la perseverancia y la humildad necesaria para siempre luchar por alcanzar los objetivos de la vida, siempre tomando en cuenta los valores y los principios morales y cristianos inalienables que tiene que tener todo ser humano; también a mis hermanos Patricia y Stanley, por siempre comprenderme y acompañarme en largos momentos de estudio, a la vez por llenarme de ánimos y alegrías en ese camino. A mi abuelo Nicolás que con su humildad y fe me dio lecciones sin costo alguno de lo que es compartir muchas cosas de la vida y en especial un logro como al que ahora se llega; a toda la familia Zepeda y toda la familia Quintanilla que siempre han estado al pendiente de mi carrera, así como los que ya partieron a la presencia del señor. A mi novia Jaqueline que a lo largo de mi carrera, me dio ese aliento y amor que tanto se necesita para lograr culminarla y a toda su familia que siempre estuvo al pendiente. A mis grandes amigos del colegio, la universidad y la colonia, que siempre convirtieron los momentos más duros en momentos alegres y nunca olvidaron a pesar de tener sus problemas que nuestra amistad sobresale por encima de cualquier obstáculo. Al padre Tojeira quien con su amistad y carisma siempre tenia palabras y acciones indicadas en momentos indicados, lo que le agradezco mucho. A mis maestros del Colegio Externado San José y la UCA que sin su conocimiento, guía y experiencia, nunca hubiera sido posible el aprendizaje a lo largo de todos los estos años continuos de estudio que he tenido; muy en especial al Ing. Enrique Matamoros, Ing. Fredy Villalta, Ing. César Villalta y el Ing. Oscar Valencia. También a las autoridades de la Universidad por permitirme desarrollarme como Representante Estudiantil de la Facultad. A la Rama Estudiantil IEEE-UCA y a IEEE Sección El Salvador, que desde el año 2005 ha sido parte importante en mi desarrollo profesional, forjando un sentido de liderazgo y organización en mí, que en el presente ocupo y que en un futuro me servirá. A mis compañeros de tesis Will y Juan, que con esas largas jornadas de trabajo demostraron junto a mí esa tenacidad que nos ayudará en cada una de nuestras vidas. “Aunque vayan mal las cosas como a veces suelen ir, descansar alcazo debes pero nunca DESISTIR”. Jaime Fernando Zepeda Quintanilla RESUMEN EJECUTIVO La creciente necesidad por mantener la teoría y la práctica de la mano, ha llevado a la carrera de Ingeniería Eléctrica a buscar un mayor nivel de integración entre ambas líneas del conocimiento, y así desarrollar mecanismos que permitan un aprendizaje efectivo, aprovechando los recursos que la Universidad pone a disposición de los estudiantes con el fin de relacionar la carrera directamente con la realidad de la Ingeniería aplicada en la especialidad de potencia a nivel nacional; sin dejar a un lado todo tipo de referencias útiles a nuestro sistema, sin importar que provengan de distintos países del mundo. La coordinación de la realización del diseño de proyectos unificadores entre la teoría y la práctica para una misma asignatura, está fundamentada en el nivel de complejidad que cada una de las materias tratadas poseen; en esta oportunidad el departamento de Ciencias Energéticas de la Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas” (UCA) ha mejorado la calidad y el nivel académico con el diseño de este tipo de laboratorios, ya que los mismos benefician a estudiantes, recién graduados y a las mismas empresas que están enfocadas en los trabajos relacionados a la Ingeniería Eléctrica en la rama de potencia. Es de esta manera que surge el proyecto denominado ”Manual Práctico de Laboratorio de Materias del área de Potencia” a sugerencia del catedrático que imparte dichas materias el Ing. Enrique Matamoros, quien relaciona la práctica y la teoría en forma íntima , dando así la importancia que cada una de ellas nos brindan al situarse inmersas dentro de un sistema educativo superior, del cual se espera alta calidad y mucha seguridad a la hora del diseño y análisis de nuevas tecnologías que todo sistema eléctrico de potencia necesita. Este documento explica y elabora los métodos de diseño, seguridad de instalación, medición, prueba y maniobra de instalaciones residenciales, industriales y todo tipo de sistema de distribución de energía que alimente a cargas de baja y media tensión; así como el análisis de los sistemas de emergencia y las protecciones que se implementan en redes eléctricas. La estructura de este trabajo de graduación está conformada por 5 capítulos de exposición. i ii ÍNDICE RESUMEN EJECUTIVO .......................................................................................................................i ÍNDICE DE TABLAS ...........................................................................................................................ix ÍNDICE DE FIGURAS. ........................................................................................................................xi SIGLAS ............................................................................................................................................ xvii PRÓLOGO. ....................................................................................................................................... xix CAPÍTULO 1: INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES. .................................................... 1 1.1 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 1. ............................................................................ 1 1.1.1 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 1 1.1.2 EXPOSICION .................................................................................................................... 1 1.1.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS..................................................................... 7 1.1.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ........................................................................ 7 1.1.5 PROCEDIMIENTO ............................................................................................................ 8 1.1.6 CUESTIONARIO ............................................................................................................. 12 1.1.7 ANEXOS.......................................................................................................................... 13 1.2 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 2 ........................................................................... 14 1.2.1 OBJETIVOS .................................................................................................................... 14 1.2.2 EXPOSICIÒN .................................................................................................................. 14 1.2.3 PRUEBA DE CONOCIMIENTOS .................................................................................... 23 1.2.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ...................................................................... 23 1.2.5 PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 24 1.2.6 CUESTIONARIO ............................................................................................................. 26 1.2.7 ANEXOS.......................................................................................................................... 27 1.3 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 3 ............................................................................ 28 1.3.1 OBJETIVOS .................................................................................................................... 28 1.3.2 EXPOSICION. ................................................................................................................. 28 1.3.3 PRUEBA TEÓRICA DE CONOCIMIENTO ..................................................................... 34 1.3.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ...................................................................... 34 1.3.5 PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 35 1.3.6 CUESTIONARIO ............................................................................................................. 39 1.3.7 ANEXOS.......................................................................................................................... 40 1.4 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 4. ......................................................................... 41 1.4.1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 41 1.4.2 EXPOSICIÒN ................................................................................................................. 41 1.4.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS.................................................................. 45 1.4.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................... 46 1.4.5 PROCEDIMIENTO ......................................................................................................... 46 1.4.6 CUESTIONARIO. ........................................................................................................... 49 1.4.7 ANEXOS......................................................................................................................... 50 1.5 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 5. ........................................................................... 54 1.5.1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 54 1.5.2 EXPOSICIÒN ............................................................................................................ 54 1.5.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS.................................................................. 61 1.5.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................... 62 1.5.5 PROCEDIMIENTO. ........................................................................................................ 62 1.5.6 CUESTIONARIO. ........................................................................................................... 63 1.5.7 ANEXOS.......................................................................................................................... 64 1.6 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 6 ............................................................................ 65 1.6.1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 65 1.6.2 EXPOSICION ................................................................................................................. 65 1.6.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS............................................................. 70 1.6.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................... 70 1.6.5 PROCEDIMIENTO. ........................................................................................................ 70 1.6.6 CUESTIONARIO. ........................................................................................................... 70 1.6.7 ANEXOS. ........................................................................................................................ 71 1.7 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 7 .......................................................................... 72 1.7.1 OBJETIVOS.................................................................................................................... 72 1.7.2 EXPOSICION.................................................................................................................. 72 1.7.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS .................................................................. 77 1.7.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDO........................................................................ 77 1.7.5 PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 77 1.7.6 CUESTIONARIO ............................................................................................................ 77 1.7.7 ANEXOS ......................................................................................................................... 78 1.8 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 8. .......................................................................... 79 1.8.1 OBJETIVOS..................................................................................................................... 79 1.8.2 EXPOSICION................................................................................................................... 79 1.8.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. .................................................................. 83 1.8.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ..................................................................... 84 1.8.5 PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 84 1.8.6 CUESTIONARIO. ........................................................................................................... 86 1.8.7 ANEXOS. ......................................................................................................................... 87 1.9 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 9. .......................................................................... 89 1.9.1. OBJETIVOS.................................................................................................................... 89 1.9.2 EXPOSICION.................................................................................................................. 89 1.9.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. ................................................................. 94 1.9.4 MATERIALES Y EQUIPO................................................................................................ 94 1.9.5 PROCEDIMIENTO. ......................................................................................................... 94 1.9.6. CUESTIONARIO. ........................................................................................................... 97 1.9.7 ANEXOS. ......................................................................................................................... 98 CAPITULO 2: SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ....................................................... 101 2.1 EXPERIEMNTO DE LABORATORIO No 1 .......................................................................... 101 2.1.1 OBJETIVOS................................................................................................................... 101 2.1.2 EXPOSICION................................................................................................................. 101 2.1.3. PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS ................................................................ 106 2.1.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS.................................................................. 107 2.1.5 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 109 2.1.6 CUESTIONARIO. .......................................................................................................... 111 2.1.7 ANEXOS. ....................................................................................................................... 111 2.2 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 2. ........................................................................ 114 2.2.1 OBJETIVOS................................................................................................................... 114 2.2.2 EXPOSICION................................................................................................................ 114 2.2.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. ............................................................... 120 2.2.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ................................................................... 120 2.2.5 PROCEDIMIENTO ....................................................................................................... 120 2.2.6 CUESTIONARIO .......................................................................................................... 122 2.2.7 ANEXOS. ..................................................................................................................... 122 2.3. EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 3 ........................................................................ 125 2.3.1 OBJETIVOS.................................................................................................................. 125 2.3.2 EXPOSICIÓN................................................................................................................. 125 2.3.3. PRUEBA TEÓRICA DE CONOCIMIENTOS. ............................................................... 133 2.3.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ................................................................... 133 2.3.5. PROCEDIMIENTO ...................................................................................................... 134 2.3.6. CUESTIONARIO. ........................................................................................................ 137 2.3.7. ANEXOS. ..................................................................................................................... 137 2.4 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 4 ......................................................................... 140 2.4.1 OBJETIVOS................................................................................................................... 140 2.4.2 EXPOSICIÓN................................................................................................................ 140 2.4.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTO. ................................................................ 148 2.4.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS .................................................................... 148 2.4.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 148 2.4.6 CUESTIONARIO ........................................................................................................... 149 2.4.7 ANEXOS........................................................................................................................ 150 2.5 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 5. ....................................................................... 153 2.5.1 OBJETIVOS. ................................................................................................................ 153 2.5.2 EXPOSICION ............................................................................................................... 153 2.5.3 PRUEBA TEÓRICA DE CONOCIMIENTOS................................................................ 156 2.5.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 156 2.5.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 156 2.5.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 159 2.5.7 ANEXOS.................................................................................................................. 160 2.6 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 6. ....................................................................... 163 2.6.1 OBJETIVOS. ................................................................................................................ 163 2.6.2 EXPOSICIÓN. .............................................................................................................. 163 2.6.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS................................................................. 167 2.6.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS.................................................................. 168 2.6.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 168 2.6.5 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 176 2.6.7 ANEXOS........................................................................................................................ 177 2.7 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 7 ......................................................................... 178 2.7.1 OBJETIVOS. ................................................................................................................. 178 2.7.2 EXPOSICIÓN ............................................................................................................... 178 2.7.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS................................................................. 189 2.7.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDO ...................................................................... 190 2.7.5 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 191 2.7.6 CUESTIONARIO ........................................................................................................... 192 2.7.7- ANEXOS ...................................................................................................................... 193 CAPITULO 3: EQUIPOS Y DISPOSITIVOS INDUSTRIALES........................................................ 197 3.1 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 1. ........................................................................ 197 3.1.1 OBJETIVOS .................................................................................................................. 197 3.1.2 EXPOSICION ................................................................................................................ 197 3.1.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS................................................................. 200 3.1.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ................................................................... 201 3.1.5 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 201 3.1.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 203 3.1.7 ANEXOS....................................................................................................................... 204 3.2 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 2 ........................................................................ 205 3.2.1 OBJETIVOS .................................................................................................................. 205 3.2.2 EXPOSICION ................................................................................................................ 205 3.2.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS................................................................ 209 3.2.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 210 3.2.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 210 3.2.6 CUESTIONARIO. .......................................................................................................... 210 3.2.7 ANEXOS....................................................................................................................... 211 3.3 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 3. ........................................................................ 214 3.3.1 OBJETIVO .................................................................................................................... 214 3.3.2 EXPOSICION ............................................................................................................... 214 3.3.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTO ................................................................. 217 3.3.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ................................................................... 217 3.3.5 PROCEDIMIENTO ...................................................................................................... 218 3.3.6 CUESTIONARIO .......................................................................................................... 218 3.3.7 ANEXOS........................................................................................................................ 219 3.4 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 4 .......................................................................... 220 3.4.1 OBJETIVOS ................................................................................................................. 220 3.4.2 EXPOSICION ............................................................................................................... 220 3.4.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. ............................................................... 225 3.4.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 225 3.4.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 226 3.4.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 226 3.4.7 ANEXOS. ...................................................................................................................... 227 3.5 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 5. ......................................................................... 229 3.5.1 OBJETIVOS................................................................................................................... 229 3.5.2 EXPOSICION................................................................................................................ 229 3.5.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. ............................................................... 234 3.5.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS............................................................... 235 3.5.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 235 3.5.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 235 3.5.7 ANEXOS. ...................................................................................................................... 236 3.6 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 6. ........................................................................ 237 TABLEROS INDUSTRIALES DE MEDIA Y BAJA TENSION..................................................... 237 3.6.1 OBJETIVO ..................................................................................................................... 237 3.6.2 EXPOSICION................................................................................................................ 237 3.6.3 PRUEBA TEÓRICA DE CONOCIMIENTOS ................................................................ 240 3.6.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ................................................................... 240 3.6.5 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 241 3.6.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 241 3.6.7 ANEXOS ....................................................................................................................... 241 3.7 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 7. ........................................................................ 242 3.7.1 OBJETIVOS............................................................................................................. 242 3.7.2 EXPOSICION................................................................................................................ 242 3.7.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. ............................................................... 247 3.7.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 248 3.7.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 248 3.7.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 249 3.7.7 ANEXOS ....................................................................................................................... 250 CAPITULO 4: PROTECCIONES Y APARATOS DE MANIOBRA DE REDES ELÉCTRICAS ....... 253 4.1 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 1. ....................................................................... 253 4.1.1 OBJETIVOS................................................................................................................. 253 4.1.2 EXPOSICION................................................................................................................ 253 4.1.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. ............................................................... 267 4.1.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 267 4.1.5 PROCEDIMIENTO ....................................................................................................... 267 4.1.6 CUESTIONARIO ........................................................................................................... 268 4.1.7 ANEXOS ....................................................................................................................... 269 4.2 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 2. ....................................................................... 270 4.2.1 OBJETIVOS................................................................................................................... 270 4.2.2 EXPOSICION................................................................................................................ 270 4.2.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS. ............................................................... 283 4.2.4 MATERIALES Y EQUPOS REQUERIDOS.................................................................. 284 4.2.5 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 284 4.2.6 CUESTIONARIO .......................................................................................................... 285 4.2.7 ANEXOS ....................................................................................................................... 285 4.3 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 3. ....................................................................... 286 4.3.1 OBJETIVOS.................................................................................................................. 286 4.3.2 EXPOSICION................................................................................................................ 286 4.3.3 PRUEBA DE CONOCIMIENTOS. ................................................................................ 293 4.3.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................ 293 4.3.5 PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 293 4.3.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 294 4.3.7 ANEXOS ....................................................................................................................... 295 4.4 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 4. ........................................................................ 296 4.4.1 OBJETIVOS ................................................................................................................. 296 4.4.2 EXPOSICION ............................................................................................................... 296 4.4.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS............................................................... 301 4.4.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 301 4.4.5 PROCEDIMIENTO ....................................................................................................... 302 4.4.6 CUESTIONARIO. .......................................................................................................... 304 4.4.7 ANEXOS...................................................................................................................... 305 4.5 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 5. ....................................................................... 306 4.5.1 OBJETIVOS ................................................................................................................. 306 4.5.2 EXPOSICION ............................................................................................................... 306 4.5.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS................................................................ 314 4.5.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS ................................................................... 314 4.5.5 PROCEDIMIENTO ....................................................................................................... 314 4.5.6 CUESTIONARIO. .......................................................................................................... 316 4.6.7 ANEXOS...................................................................................................................... 316 4.6 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No 6. ....................................................................... 317 4.6.1 OBJETIVOS ................................................................................................................. 317 4.6.2 EXPOSICION ............................................................................................................... 317 4.6.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS................................................................ 330 4.6.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 331 4.6.5 PROCEDIMIENTO. ...................................................................................................... 331 4.6.6 CUESTIONARIO. ......................................................................................................... 335 4.7 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 7....................................................................... 336 4.7.1 OBJETIVOS ................................................................................................................. 336 4.7.2 EXPOSICION ............................................................................................................... 336 4.7.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS.............................................................. 342 4.7.4 MATERIALES Y EQUIPOS REQUERIDOS................................................................. 342 4.7.5 PROCEDIMIENTO ....................................................................................................... 342 4.7.6 CUESTIONARIO. .......................................................................................................... 344 4.7.7 ANEXOS....................................................................................................................... 345 CAPITULO 5: DISEÑO DE MODULOS: ......................................................................................... 347 5.1 INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES Y PROTECCIONES Y APARATOS DE MANIOBRA DE REDES ELECTRICAS...................................................................................... 347 5.2 SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ENERGÍA ELÉCTRICA Y EQUIPOS Y DISPOSITIVOS INDUSTRIALES.......................................................................................................................... 353 CONCLUSIONES............................................................................................................................ 357 REFERENCIAS............................................................................................................................... 359 BIBLIOGRAFÍA. .............................................................................................................................. 361 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Tipo de Cables .................................................................................................................. 24 Tabla 1.2 Combinaciones de Apagadores ........................................................................................ 26 Tabla 1.3 Mediciones ........................................................................................................................ 48 Tabla 1.4.Tipos de conductores eléctricos y sus características...................................................... 50 Tabla 1.5 Capacidades de Conducción de Corriente de cables de baja tensión ............................. 51 Tabla 1.6 Factores de Corrección..................................................................................................... 52 Tabla 1.7 Capacidades de Corriente en Baja Tensión ..................................................................... 52 Tabla 1.8 Factores de Corrección..................................................................................................... 53 Tabla 1.9 Número Máximo de Conductores Aislados en Tubería Conduit....................................... 64 Tabla 1.10 Número de Conductores en Tubo Conduit ..................................................................... 87 Tabla 1.11 Tensiones y Capacidades para las que se fabrican los interruptores termo magnéticos ........................................................................................................................................................... 88 Tabla 1.12 Tarifa 2004 de la energía eléctrica. ................................................................................ 98 Tabla 1.13 Tarifa 2005 de la energía eléctrica. ................................................................................ 99 Tabla 2.1 Factores de Sobrecarga.................................................................................................. 102 Tabla 2.2 Factores de Seguridad.................................................................................................... 103 Tabla 2.3 Distancias Mínimas de Seguridad. ................................................................................. 105 Tabla 2.4 Materiales........................................................................................................................ 108 Tabla 2.5 Distancias Mínimas de Seguridad Conductores ............................................................. 112 Tabla 2.6 Distancias Seguridad Vertical en Soportes..................................................................... 113 Tabla 2.7 Placa de datos Transformador........................................................................................ 122 Tabla 2.8 Materiales Instalación Transformador............................................................................. 124 Tabla 2.9 Valores Normalizados para Corrientes ........................................................................... 127 Tabla 2.10 Nivel básico de Aislamiento .......................................................................................... 128 Tabla 2.11 Conexión de Transformadores ..................................................................................... 131 Tabla 2.12 Mediciones .................................................................................................................... 134 Tabla 2.13 Mediciones .................................................................................................................... 134 Tabla 2.14 Mediciones .................................................................................................................... 135 Tabla 2.15 Elementos según Código .............................................................................................. 139 Tabla 2.16 Tipos Interruptores ........................................................................................................ 141 Tabla 2.17 Tensiones Nominales para Interruptores...................................................................... 144 Tabla 2.18 Corrientes Nominales para Interruptores...................................................................... 144 Tabla 2.19 Niveles de Tensión para Interruptores.......................................................................... 145 Tabla 2.20 Tiempos de Interrupción ............................................................................................... 146 Tabla 2.21 Mediciones .................................................................................................................... 157 Tabla 2.22 Mediciones Transformador ........................................................................................... 158 Tabla 2.23 Mediciones………………………………………………………………………………….....160 Tabla 2.24 Mediciones .................................................................................................................... 158 Tabla 2.25 Características .............................................................................................................. 163 Tabla 2.26 Transformadores Monofásicos ..................................................................................... 164 Tabla 2.27 Características de Transformadores............................................................................. 168 Tabla 2.28 Mediciones Transformadores........................................................................................ 170 Tabla 2.29 Mediciones en Transformadores .................................................................................. 172 Tabla 2.30 Mediciones .................................................................................................................... 175 Tabla 2.31 Voltajes Medidos........................................................................................................... 189 Tabla 2.32 Condiciones Normales de Operación .......................................................................... 190 Tabla 3.1 Valores de Resistividad................................................................................................... 211 Tabla 3.2 Potencia Media Anual de Temperatura Ambiente .......................................................... 223 Tabla 3.3 Datos Técnicos Transformador Pad Mounted ................................................................ 228 Tabla 3.4 Eficacia Luminosa ........................................................................................................... 250 Tabla 3.5 Equivalente de salida de luz ........................................................................................... 251 ix Tabla 4.1 Capacidad de fusibles .................................................................................................... 269 Tabla 4.2 Mediciones a Realizar .................................................................................................... 285 Tabla 4.3 Características de Autotransformador ............................................................................ 321 Tabla 4.4 Mediciones ..................................................................................................................... 335 Tabla 4.5 Pérdidas en los Conductores en Porcentajes. ............................................................... 339 Tabla 4.6 Mediciones en Motor Estándar....................................................................................... 343 Tabla 4.7 Mediciones en Motor Alta Eficiencia .............................................................................. 344 Tabla 4.8 Distribución típica de perdidas en los motores .............................................................. 345 Tabla 4.9 Eficiencia nominal de motores trifásicos de inducción de alta eficiencia........................ 345 x ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1.1 Interruptor diferencial. ........................................................................................................ 6 Figura 1. 2 Interruptor diferencial con derivación a tierra. .................................................................. 6 Figura 1. 3 Circuito equivalente que forma el cuerpo cuando toca una línea. .................................. 8 Figura 1. 4 Circuito Cerrado con el cuerpo humano. .......................................................................... 9 Figura 1. 5 Circuito Trifásico en Conexión estrella con Neutro ........................................................ 10 Figura 1. 6 Circuito con lámpara de Neón Probador ........................................................................ 12 Figura 1. 7 Esquema eléctrico para un sistema unifamiliar .............................................................. 13 Figura 2. 1 Simbología eléctrica Figura 2. 2 Símbolo del Amperímetro Figura 2. 3 Circuito básico para medir Voltaje Figura 2. 4 Circuito en Serie para medición Figura 2. 5 Circuito en paralelo para medición Figura 2. 6 Circuito en paralelo con apagadores Figura 2. 7. Tomacorrientes. 16 17 18 25 25 25 27 Figura 3. 1 Tubo Conduit Metálico Rígido......................................................................................... 29 Figura 3. 2 Cambios de dirección con tubo Conduit. ........................................................................ 30 Figura 3. 3 Atornillado de caja metálica ............................................................................................ 35 Figura 3. 4 Enguiado de Cable usando punta. ................................................................................ 36 Figura 3. 5 Diagrama de Línea Unifilar ............................................................................................. 37 Figura 3. 6 Diagrama de Alambrado con alimentación para el Switch a Apagador ......................... 37 Figura 3. 7 Apagador de tres vías..................................................................................................... 38 Figura 3. 8 Diagrama de disposición y alambrado de tres lámparas................................................ 39 Figura 3. 9 Instalación Residencial Típica Urbana ........................................................................... 40 Figura 4. 1 Alambre........................................................................................................................... 42 Figura 4. 2 Cable............................................................................................................................... 42 Figura 4. 3 Mono conductor .............................................................................................................. 43 Figura 4. 4 Multiconductor................................................................................................................. 43 Figura 5. 1 Tubo Conduit para pared delgada .................................................................................. 56 Figura 5. 2 Coraza Metálica .............................................................................................................. 57 Figura 5. 3 Registro Condulet ........................................................................................................... 58 Figura 5. 4 Ductos ............................................................................................................................. 60 Figura 5. 5 Escalerías ....................................................................................................................... 61 Figura 6. 1 Control de deflexión ........................................................................................................ 65 Figura 6. 2 Pozos de Registro........................................................................................................... 68 Figura 6. 3 Dimensiones de pozos de registro ................................................................................ 69 Figura 6. 4 Tuberías Instaladas ........................................................................................................ 71 Figura 6. 5 Posiciones de tubería en pozos de Registro .................................................................. 71 Figura 7. 1 Cyber Café ..................................................................................................................... 78 Figura 8. 1 Tablero Principal 85 Figura 9. 1 Medidor de Consumo eléctrico Figura 9. 2 Contador analógico Figura 9. 3 Lectura de contador Figura 9. 4 Ejercicio de contadores 89 91 93 94 xi Figura 9. 5 Contador residencial. Figura 9. 6 Diagrama de conexiones de un sistema eléctrico residencial Figura 9. 7 Lectura de medidores Figura 10. 1 Espaciamientos Figura 10. 2 Transformadores Monofásicos Figura 10. 3 Equipos de Seguridad 95 96 97 107 110 111 Figura 11. 1 Sistemas Radiales ...................................................................................................... 116 Figura 11. 2 Sistemas Anillados...................................................................................................... 116 Figura 11. 3 Interruptor de potencia ................................................................................................ 118 Figura 11. 4 Seccionador. ............................................................................................................... 119 Figura 11. 5 Transformador Monofásico ......................................................................................... 121 Figura 11. 6 Fusible......................................................................................................................... 123 Figura 11. 7 Reconectador. ............................................................................................................. 123 Figura 12. 1 Circuito Equivalente .................................................................................................... 132 Figura 12. 2 Transformadores de Medición .................................................................................... 136 Figura 12. 3 Transformadores de Corriente. ................................................................................... 137 Figura 12. 4 Modelo de Transformador.......................................................................................... 138 Figura 13. 1 Interruptor de Aceite.................................................................................................... 141 Figura 13. 2 Estructura de un Interruptor. ....................................................................................... 142 Figura 13. 3 Interruptor de Hexafloruro de Azufre (SF6) ................................................................. 143 Figura 13. 4 Dimensiones Interruptor Tripolar................................................................................. 150 Figura 13. 5 Estructura Interruptor Tripolar ..................................................................................... 151 Figura 13. 6 Interruptor.................................................................................................................... 152 Figura 13. 7 Transformador de Corriente........................................................................................ 152 Figura 14. 1 Razón de Transformación........................................................................................... 154 Figura 14. 2 Transformador Monofásico ......................................................................................... 157 Figura 14. 3 Transformador Monofásico con Pararrayos................................................................ 160 Figura 14. 4 Transformador Monofásico ......................................................................................... 161 Figura 14. 5 Transformador en Poste ............................................................................................. 162 Figura 14. 6 Diferencia Angular....................................................................................................... 166 Figura 14. 7 Placa de Transformador.............................................................................................. 167 Figura 14. 8 Transformador de 10 KVA .......................................................................................... 169 Figura 14. 9 Conexión Delta-Estrella .............................................................................................. 169 Figura 14. 10 Transformador de 10 KVA ........................................................................................ 171 Figura 14. 11 Conexión Delta- Delta ............................................................................................... 171 Figura 14. 12 Transformador de 10 KVA ........................................................................................ 173 Figura 14. 13 Conexión Estrella Abierto-Delta Abierto ................................................................... 174 Figura 14. 14 Banco Trifásico Montado en Poste .......................................................................... 177 Figura 15. 1 Subestación................................................................................................................. 179 Figura 15. 2 Subestación con un juego de barras en anillo, con tres aparatos de corte y con paso directo. ............................................................................................................................................. 182 Figura 15. 3 Subestación con un juego de barras en anillo, con cuatro aparatos de corte y seccionadores de seccionamiento de barras................................................................................... 182 Figura 15. 4 Esquema con un interruptor y medio por salida ........................................................ 183 Figura 15. 5 Disposición de fases asociadas ................................................................................. 183 xii Figura 15. 6 Disposición de fases separadas ................................................................................. 184 Figura 15. 7 Disposición de fases mixtas........................................................................................ 184 Figura 15. 8 Simbología Diagramas Unifilares. .............................................................................. 188 Figura 15. 9 Subestación Típica Rural............................................................................................ 193 Figura 15. 10 Subestación de Potencia .......................................................................................... 194 Figura 15. 11 Subestación de Potencia Montserrat....................................................................... 195 Figura 15. 12 Subestación de Potencia Montserrat....................................................................... 195 Figura 16. 1 Desconectador de Operación ..................................................................................... 202 Figura 16. 2 Seguridad Personal .................................................................................................... 204 Figura 16. 3 Señalización de Riesgo .............................................................................................. 204 Figura 17. 1 Medición de Tierras .................................................................................................... 207 Figura 17. 2 Material para Tratado de Tierras ................................................................................ 209 Figura 17. 3 Molde de Soldadura................................................................................................... 213 Figura 17. 4 Soldadura ya Terminada............................................................................................. 213 Figura 18. 1 Subestación en Poste ................................................................................................ 216 Figura 18. 2 Subestación en Poste ................................................................................................ 219 Figura 18. 3 Estructura en H ........................................................................................................... 219 Figura 19. 1 Capacidad de Sobrecarga ......................................................................................... 222 Figura 19. 2 Transformador Seco ................................................................................................... 223 Figura 19. 3 Partes de un Transformador tipo Pad Mounted ......................................................... 225 Figura 19. 4 Transformador Pad Mounted...................................................................................... 227 Figura 19. 5 Placa de Transformador Pad Mounted....................................................................... 227 Figura 19. 6 Parte Interna Transformador Pad Mounted ................................................................ 228 Figura 20. 1 Diagrama Unifilar Planta de Emergencia.................................................................... 234 Figura 20. 2 Diagrama de Bloques Sistema Eléctrico ................................................................... 236 Figura 20. 3 Planta de Emergencia................................................................................................. 236 Figura 21. 1 Tableros ...................................................................................................................... 238 Figura 21. 2 Tablero ........................................................................................................................ 238 Figura 21. 3 Tablero Distribución .................................................................................................... 239 Figura 21. 4 Tablero de Control ...................................................................................................... 240 Figura 22. 1 Esquema de conexiones............................................................................................. 243 Figura 22. 2 Lámpara Compacta .................................................................................................... 246 Figura 22. 3 Lámpara con Balasto. ................................................................................................. 249 Figura 22. 4 Lámpara Fluorescente ................................................................................................ 250 Figura 23. 1 Fusibles....................................................................................................................... 255 Figura 23. 2 Curva Intensidad Nominal.......................................................................................... 258 Figura 23. 3 Fusibles Diazed ......................................................................................................... 259 Figura 23. 4 Fusibles Cartucho ...................................................................................................... 260 Figura 23. 5 Casquillos ................................................................................................................... 260 Figura 23. 6 Cartuchos.................................................................................................................... 261 Figura 23. 7 Pinzas ......................................................................................................................... 261 Figura 23. 8 Tipos de Cartuchos..................................................................................................... 262 xiii Figura 23. 9 Interruptor MCCB ........................................................................................................ 263 Figura 23. 10 Corriente en Arranque.............................................................................................. 266 Figura 23. 11 Interruptor MCCB ...................................................................................................... 268 Figura 24. 1 Relé Térmico ............................................................................................................... 271 Figura 24. 2 Disparo por Fallo de Fase........................................................................................... 272 Figura 24. 3 Curva Característica de un relé ................................................................................. 273 Figura 24. 4 Curva Característica Relé Electrónico ........................................................................ 274 Figura 24. 5 PTC ............................................................................................................................. 275 Figura 24. 6 Curva Típica de un Termistor...................................................................................... 276 Figura 24. 7 Curva Corriente-Tiempo.............................................................................................. 277 Figura 24. 8 Termistores NTC ........................................................................................................ 278 Figura 24. 9 Curva de Resistores según Temperatura. ................................................................. 280 Figura 24. 10 Curva Intensidad ....................................................................................................... 281 Figura 24. 11 Curva protección de Motores .................................................................................... 282 Figura 24. 12 Termistor en el Bobinado del Motor.......................................................................... 283 Figura 24. 13 Diagrama de arranque motor trifásico. .................................................................... 284 Figura 24. 14 Relé Térmico ............................................................................................................. 285 Figura 25. 1 Motor Eléctrico. ........................................................................................................... 288 Figura 25. 2 Conexión Delta 6 Puntas ............................................................................................ 289 Figura 25. 3 Conexión Delta 9 Puntas ............................................................................................ 290 Figura 25. 4 Conexión Estrella 6 Puntas......................................................................................... 290 Figura 25. 5 Conexión Estrella 9 Puntas......................................................................................... 291 Figura 25. 6 Conexión de Motores con 6 puntas ........................................................................... 291 Figura 25. 7 Conexión de Motores con 9 Puntas........................................................................... 292 Figura 25. 8 Partes de un Motor..................................................................................................... 295 Figura 26. 1 Figura 26. 2 Figura 26. 3 Figura 26. 4 Motor Eléctrico ........................................................................................................... 302 Motor Eléctrico Desarmado........................................................................................ 304 Multímetro .................................................................................................................. 305 Growler...................................................................................................................... 305 Figura 27.1 Anillos del Rotor .......................................................................................................... 306 Figura 27. 2 Falso Contacto Severo............................................................................................... 308 Figura 27. 3 Excentricidad Estática................................................................................................ 313 Figura 27. 4 Excentricidad Dinámica.............................................................................................. 313 Figura 27. 5 Arranque Directo ........................................................................................................ 315 Figura 27. 6 Ensayos Generales..................................................................................................... 316 Figura 28. 1 Conexión Motor Asíncrono Trifásico .......................................................................... 319 Figura 28. 2 Curva Arranque Directo .............................................................................................. 319 Figura 28. 3 Arranque Directo ........................................................................................................ 320 Figura 28. 4 Parámetros de Motor con Arranque Tipo Autotransformador.................................... 322 Figura 28. 5 Conexión Estrella-Triángulo....................................................................................... 324 Figura 28. 6 Arrancador Estrella-Delta........................................................................................... 325 Figura 28. 7 Curvas Comparativas entre Conexión Estrella y Delta.............................................. 326 Figura 28. 8 Curva Tipos de Arranque ........................................................................................... 327 Figura 28. 9 Curva Arranque Suave............................................................................................... 327 Figura 28. 10 Arranque a través de una Rampa de Voltaje........................................................... 328 Figura 28. 11 Arranque con Limitación de Corriente ..................................................................... 329 Figura 28. 12 Curvas de Paro de un Arrancador Suave ................................................................ 330 xiv Figura 28. 13 Arranque por Autotransformador ............................................................................. 332 Figura 28. 14 Esquema de Control ................................................................................................ 333 Figura 28. 15 Arranque Directo...................................................................................................... 334 Figura 29. 1Diagrama de Arranque Directo .................................................................................... 343 Figura 30. 1 Figura 30. 2 Figura 30. 3 Figura 30. 4 Figura 30. 5 Figura 30. 6 Figura 30. 7 Figura 30. 8 Vista Frontal............................................................................................................... 347 Vista Lateral módulo. ................................................................................................. 348 Vista superior módulo. ............................................................................................... 348 Módulo Completo....................................................................................................... 349 Acabado final módulo. ............................................................................................... 350 Módulo con gavetas.................................................................................................. 351 Riel. ............................................................................................................................ 352 Módulo con rieles....................................................................................................... 352 Figura 31. 1 Diseño de módulo. ...................................................................................................... 354 xv xvi SIGLAS NEC National Electrical Code. Rn: Tierra del neutro. Id: Corriente de falla. Pe: conductor de protección. Ru: Tierra de utilización. Ic: Corriente en el cuerpo. AWG: American Wire Gauge fem : Fuerza electromotriz.. PVC Cloruro de polivinilo SIGET: Superintendencia general de electricidad y telecomunicaciones. BIL: Nivel básica de Aislamiento AAC: Conductor todo de aluminio. ACSR : Conductor de aluminio con alma de acero.. NBI: Nivel básico de asilamiento al impulso. NBS: Nivel básico de aislamiento al impulso por maniobra de interruptores. VAR: .Voltios, amperios, reactivos. NOM: Norma Oficial mexicana. CFE: Comisión federal de electricidad. IEEE: Instituto de ingenieros electrónicos y electricistas xvii xviii PRÓLOGO. En el presente trabajo se desarrolla un modelo innovador de respaldo a la metodología de enseñanza tradicional en las materias impartidas en el área de Potencia, se busca la optimización de los conocimientos técnicos por medio de la implementación de la teoría básica a la práctica a través de la creación de Laboratorios que cuenten con los recursos tecnológicos más avanzados y que actualmente son utilizados en Instalaciones Eléctricas reales. Lo anterior se llevará a cabo mediante la creación de un Manual de Laboratorio que cubra las materias impartidas en el área de potencia y que cuente con los estándares de calidad que el propio medio laboral y más específicamente industrial exige, por lo tanto la información ahí recolectada estará basada en conocimiento previo y personal de los autores de dicha Tesis al ser participantes activos del Mercado Laboral actual. Además, en busca de una optimización completa de los conocimientos teórico-prácticos, se diseñarán y entregarán los modelos físicos con que dichos Laboratorios técnicos deben contar. El documento consta de cinco capítulos, en los cuáles se presentan distribuidos por materias, toda la información teórica y práctica elaborada en formato de guías de trabajo orientadas a la máxima comprensión del interesado; y por último se presenta el capítulo cinco en donde aparecen los diseños de montaje e instalación del equipo físico en el área designada para cada Laboratorio, así como los planos de los módulos de trabajo. En el capítulo uno, se desarrollan todas las guías de trabajo para la materia de Instalaciones Eléctricas Industriales. Dando al estudiante la información de normas de seguridad, elementos de una instalación eléctrica y diseño de la misma. En el capítulo dos, se desarrollan todas las guías de trabajo para la materia de Sistemas de Distribución de Energía. Proporcionando conceptos básicos utilizados, entre los cuales se encuentran: voltajes de generación, distribución, transmisión y normas de diseño de líneas de transmisión. En el capítulo tres, se desarrollan todas las guías de trabajo para la materia de Equipos y Dispositivos Industriales. Se exponen los fundamentos para el diseño y montaje de tableros eléctricos, redes de tierra y subestaciones. En el capítulo cuatro, se desarrollan todas las guías de trabajo para la materia de Protecciones y Aparatos de Maniobra; en las cuales se desarrollan los siguientes temas: fusibles, relés, guardamotores, arranque de motores y nociones básicas de mantenimiento preventivo y correctivo de motores. En capitulo 5, se desarrollan los modelos físicos de los módulos de trabajo a utilizarse en cada uno de los Laboratorios diseñados para las Materias del área de Potencia. xix xx CAPÍTULO 1: INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES. 1.1 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 1. NORMAS DE SEGURIDAD ELECTRICA Y HERRAMIENTAS. 1.1.1 OBJETIVOS • Aprender las reglas fundamentales de seguridad a seguir a la hora de realizar instalaciones eléctricas. • Conocer las herramientas más adecuadas a utilizar al momento de realizar una instalación eléctrica manteniendo las normas de seguridad. 1.1.2 EXPOSICION A ESTUDIANTES, INSTRUCTORES Y MAESTROS: Cuando se está trabajando con electricidad o equipos mecánicos se deben seguir ciertas normas para no poner en riesgo nuestra seguridad y la de las personas que nos rodean y colaboran con la labor que se está realizando. Antes que nada se debe contar con un BOTIQUIN DE PRIMEROS AUXILIOS y absolutamente todos los usuarios de ese laboratorio deben conocer el lugar en que se encuentra. Se debe insistir a los estudiantes que en cualquier situación anómala que se presente en sus prácticas y que pueda poner en riesgo el bienestar del grupo sea notificado con prontitud al maestro o instructor, ya que el está capacitado para dar una solución que garantice el buen funcionamiento del equipo y la seguridad física y psicológica de los estudiantes. Mientras el estudiante siga las instrucciones expuestas por su maestro o instructor no correrá peligro durante la realización de su práctica. Cada año numerosas personas sufren choques eléctricos que pueden ser inclusive fatales. La corriente eléctrica puede causar serios daños físicos aún en cantidades de milésimas de amperios. Es absolutamente necesario que cualquier persona que trabaje con electricidad aplique estrictamente las normas de seguridad. La electricidad puede ser peligrosa o incluso fatal para quienes no entienden o no practican las reglas básicas de seguridad. Se registran muchos accidentes fatales con electricidad, entre personas bien preparadas que, por un exceso de confianza o descuido violan las reglas fundamentales de seguridad personal. 1 En todo el mundo han ocurrido accidentes que pueden ir desde pérdidas económicas hasta tragedias personales por el uso incorrecto de las herramientas destinadas para la elaboración de instalaciones eléctricas. Como futuro ingeniero debe saber que la principal regla de seguridad personal a cumplir a la hora de trabajar con electricidad es pensar primero. Como señalan las estadísticas de diversos Cuerpos de Bomberos, las instalaciones eléctricas inadecuadas aparecen entre las principales causas de incendios en el mundo entero. Por eso, nunca estará de más afirmar que la estructura de los sistemas eléctricos merece ser cuidadosamente observada y comprendida, a fin de minimizar riesgos y economizar energía que se traduce en menos costos variables dentro de su empresa. Los riesgos representados por la electricidad son de diversos tipos. Entre ellos merecen citarse: a) Descarga a través de un ser humano. b) Causa de un incendio o explosión. RIESGOS DE LA ELECTRICIDAD Riesgos de incendios por causas eléctricas Los incendios provocados por causas eléctricas son muy frecuentes. Ellos ocurren por: • Sobrecalentamiento de cables o equipos bajo tensión debido a sobrecarga de los conductores. • Sobrecalentamiento debido a fallas en termostatos o fallas en equipos de corte de temperatura. • Fugas debidas a fallas de aislamiento. • Auto ignición debida a sobrecalentamiento de materiales inflamables ubicados demasiado cerca o dentro de equipos bajo tensión, cuando en operación normal pueden llegar a estar calientes. • Ignición de materiales inflamables por chispas o arco. Shock Eléctrico Un shock eléctrico puede causar desde una sensación de cosquilleo hasta un desagradable estímulo doloroso resultado en una pérdida total del control muscular y llegar a la muerte. 2 La protección contra el shock eléctrico se consigue usando: • Equipos de maniobra con baja tensión. • La doble aislación o la construcción aislada • Las conexiones a tierra y la protección por equipos de desconexión automática • La separación eléctrica entre las fuentes y la tierra. Frecuentemente se usan adaptadores de enchufes. Tenga siempre en cuenta que cuando se usan estos aditamentos Puede desconectarse la tierra del equipo que está usando. Control de los riesgos eléctricos Los factores principales a considerar son: • El diseño seguro de las instalaciones. • El diseño y construcción de los equipos de acuerdo a normas adecuadas. • La autorización de uso después que se ha comprobado que es seguro. • El mantenimiento correcto y reparaciones. • Las modificaciones que se efectúen se realicen según normas. Las precauciones generales contra el shock eléctrico son: • Selección del equipo apropiado y el ambiente adecuado. • Buenas prácticas de instalación. • Mantenimiento programado y regular del equipo instalado. • Uso de acuerdo a las instrucciones del fabricante. A) Descarga a través de un ser humano: Si un individuo no aislado toca uno de los polos de un conductor la electricidad se descargará a tierra a través de su cuerpo. En cambio, si el contacto de realiza simultáneamente con los dos polos del conductor, el cuerpo del individuo servirá para cerrar el circuito. La magnitud del daño producido por una descarga eléctrica depende de la intensidad de la corriente (Amperaje), de la duración de la misma y de la trayectoria recorrida en el cuerpo del sujeto. Dado que en el momento de la descarga eléctrica el individuo pasa a formar parte del circuito hay que tener en cuenta otros factores tales como su mayor o menor conductividad, por 3 ejemplo, el estado de humedad de la piel influye, ya que si ésta está mojada disminuye su resistencia al paso de la corriente, es decir que el sujeto se vuelve mejor conductor. El peligro de muerte es mayor cuando la corriente eléctrica atraviesa órganos vitales en su paso por el individuo: corazón (fibrilación), pulmones, sistema nervioso (paro respiratorio). B) Causa de un incendio o explosión: Se ha visto que uno de los fenómenos que acompaña el paso de corriente a través de un conductor es la producción de calor (efecto Joule), que es mayor cuanto más grande sea la resistencia del conductor y/o la corriente eléctrica. Si este fenómeno se produce en instalaciones eléctricas de gran resistencia, es particularmente peligroso si están presentes en la misma zona materiales fácilmente inflamables. NORMAS BASICAS DE SEGURIDAD Las normas básicas de seguridad son un conjunto de medidas destinadas a proteger la salud de todos, prevenir accidentes y promover el cuidado del material de los laboratorios. Son un conjunto de prácticas de sentido común: el elemento clave es la actitud responsable y la concientización de todos: personal y alumnado. RESPÈTELAS Y HÁGALAS RESPETAR. Se deberá conocer la ubicación de los elementos de seguridad en el lugar de trabajo, tales como: extintores, salidas de emergencia, accionamiento de alarmas, etc. Observar de qué tipo (A, B o C) es cada extintor ubicado en el departamento de Ciencias Energéticas y Fluídicas, y verificar qué material combustible -papel, madera, pintura, material eléctrico- se puede apagar con él. Por ejemplo, nunca usar un extintor tipo A (sólo A) para apagar fuego provocado por un cortocircuito. Extintor Tipo A: Sirven para fuego de materiales combustibles sólidos (madera, papel, tela, etc.) Extintor Tipo B: Para fuego de materiales combustibles líquidos (nafta, kerosene, etc.). Extintor Tipo C: Para fuegos en equipos eléctricos (artefactos, tableros, etc.). Existen extintores que sirven para los tres tipos de fuegos. Generalmente son de polvo. En caso de un fuego de tipo C, si se corta la corriente eléctrica se transforma en uno de tipo A. El agua en general apaga fuegos de tipo A. La arena sirve para apagar fuegos de tipo B. 4 Precauciones necesarias: • No se deben bloquear las rutas de escape o pasillos con equipos, mesas, máquinas u otros elementos que entorpezcan la correcta circulación. • Es indispensable recalcar la prudencia y el cuidado con que se debe manipular todo aparato que funcione con corriente eléctrica. • Nunca debe tocar un artefacto eléctrico si usted está mojado o descalzo. • No se permitirán instalaciones eléctricas precarias o provisorias. Se dará aviso inmediato al encargado de laboratorio en caso de filtraciones o goteras que puedan afectar las instalaciones o equipos y puedan provocar incendios por cortocircuitos. • Es imprescindible mantener el orden y la limpieza. Cada persona es responsable directa del lugar donde está trabajando y de todos los lugares comunes. • Todo material corrosivo, tóxico, inflamable, oxidante, radiactivo, explosivo o nocivo deberá estar adecuadamente etiquetado. La corriente eléctrica como factor de accidentes y lesiones Es imprescindible la concientización del riesgo que engendra la corriente eléctrica. Ya que si bien no es la mayor fuente de accidentes, se trata generalmente de accidentes graves, en muchos casos mortales. Para evitar accidentes y proteger a los usuarios, se utilizan dispositivos de seguridad, entre los cuales podemos mencionar el interruptor diferencial. Para la selección de éste deben tomarse en cuenta las disposiciones descritas en los artículos 240-8 y 240-14 del NEC. Dispositivos de desconexión automática. Interruptor diferencial: Un interruptor diferencial, también llamado disyuntor por corriente diferencial o residual, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos. En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos. 5 Figura 1.1 Interruptor diferencial. Figura 1. 2 Interruptor diferencial con derivación a tierra. Si nos fijamos en la Figura 1.1, vemos que la intensidad (I1) que circula entre el punto a y la carga debe ser igual a la (I2) que circula entre la carga y el punto b (I1 = I2) y por tanto los campos magnéticos creados por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito. Si ahora nos fijamos en la Figura 1.2, vemos que la carga presenta una derivación a tierra por la que circula una corriente de fuga (If), por lo que ahora I2 = I1 - If y por tanto menor que I1. Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, actuando bajo la presunción de que la corriente de fuga circula a través de una persona que está conectada a tierra y que ha entrado en contacto con un componente eléctrico del circuito. 6 La diferencia entre las dos corrientes es la que produce un campo magnético resultante, que no es nulo y que por tanto producirá una atracción sobre el núcleo N, desplazándolo de su posición de equilibrio, provocando la apertura de los contactos C1 y C2 e interrumpiendo el paso de corriente hacia la carga, en tanto no se rearme manualmente el dispositivo una vez se haya corregido la avería o el peligro de electrocución. Aunque existen interruptores para distintas intensidades de actuación, el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión exige que en las instalaciones domésticas se instalan normalmente interruptores diferenciales que actúen con una corriente de fuga máxima de 30 mA y un tiempo de respuesta de 50 ms, lo cual garantiza una protección adecuada para las personas y cosas. Se dice que se considera un interruptor diferencial de alta sensibilidad cuando el valor de la corriente es igual o inferior a 30 miliamperios. 1.1.3 PRUEBA TEORICA DE CONOCIMIENTOS • Enuncie 5 normas de seguridad que deben seguirse a la hora de hacer una instalación eléctrica. • ¿Cuáles son los riesgos que representa la electricidad si no se le usa adecuadamente? • ¿Cuál es la principal regla de seguridad personal? • Explique qué podría pasar si quita la punta de tierra de un enchufe de entrada de tres alambres. • Al entrar en una zona industrial. ¿Cuál es el equipo que por normas de seguridad debe usar? • ¿Puede confiar su vida a los dispositivos de seguridad tales como fusibles, relevadores y sistemas de cierre? Explique. 1.1.4 MATERIALES Y EQUIPO REQUERIDOS • 1 Interruptor diferencial de sensibilidad 500 mA. • 1 Portalámparas. • 1 Lámpara de 150 W a 220 V. • Cable eléctrico tipo AWG número 12 • 1 Amperímetro. • 1 Voltímetro. • 1 Wattímetro. • 1 Clamper. • Tubo Conduit de ½ plg. 7 1.1.5 PROCEDIMIENTO En los siguientes casos se pone a prueba la seguridad personal. Todos ellos representan situaciones en las cuales, si no se toman en cuenta las normas de seguridad, sin lugar a duda nos enfrentaremos en algún momento de nuestra vida. El instructor debe explicar cada una de las situaciones haciendo énfasis en cual norma de seguridad está siendo irrespetada, al mismo tiempo realizará preguntas acerca de lo expuesto para identificar la comprensión por parte del alumno. PARTE A. CONOCIMIENTO TEORICO. CASOS EN QUE SE PONE A PRUEBA LA SEGURIDAD. En la siguiente figura: Ri representa la resistencia de distintas partes del cuerpo humano, Zp es la impedancia de contacto entre la mano y el conductor energizado, que eléctricamente equivale a un circuito formado por un condensador y una resistencia en paralelo. Figura 1. 3 Circuito equivalente que forma el cuerpo cuando toca una línea. 8 Preguntas de comprensión: • ¿Cuál es la resistencia del cuerpo humano? • ¿Qué valor de corriente puede ser fatal, si la piel se encuentra húmeda? • Explicar por qué razón la impedancia entre la mano y el conductor energizado eléctricamente equivale a un circuito formado por un condensador en paralelo a una resistencia. • En caso de falla, el suelo es un conductor sobre una malla que permite el paso de la corriente Ic, esta corriente circula por el cuerpo de la persona hacia tierra. ¿Qué la limita? • ¿A cuántos volts, hay peligro de electrocución en este caso? Figura 1. 4 Circuito Cerrado con el cuerpo humano. Rn= Tierra del neutro. Ru= Tierra de utilización. Id= Corriente de falla. Ic= Corriente en el cuerpo. Pe= Conductor de protección. 9 La corriente en el cuerpo (Ic) es función de la tensión de contacto (Vc) y de la resistencia del cuerpo (Rc), como se muestra en la figura anterior. PARTE B. REALIZACION PRÁCTICA. Para la realización del siguiente circuito. Suponga: Una casa individual, la cual es alimentada por un circuito trifásico en conexión estrella con neutro (4 hilos), se usa como dispositivo de interrupción para la protección contra contactos directos e indirectos un interruptor diferencial de sensibilidad 500 mA, el disparo térmico está ajustado a 20 A. La conexión de puesta a tierra de la casa es Ru = 20 Ω, mientras que la conexión de neutro del transformador a tierra (Rn) es despreciable. Todos los contactos y receptores están en condiciones normales de operación. Figura 1. 5 Circuito Trifásico en Conexión estrella con Neutro 10 Para el interruptor Q1 se procede, con propósitos de verificación, a efectuar las pruebas siguientes: Sobre el circuito derivado de una lámpara de 150 W a 208 V, entre fase y neutro. Al cerrar, • ¿Qué sucede con la lámpara y con el interruptor? • Sobre el circuito de una lámpara, entre el neutro y tierra ¿Qué sucede? • Sobre el circuito de una lámpara entre una fase y tierra ¿Qué sucede? • Durante la operación, se presenta una falla de aislamiento franco en la lámpara, entre una fase y neutro. Indicar a partir de que tensión Vc se produce el disparo del interruptor. 11 1.1.6 CUESTIONARIO En una línea de 208 V, un electricista trata de verificar si los conductores de fase están bien conectados y hace contacto con el conductor L3 por medio de un probador con lámpara de neón y una placa metálica, y tiene una resistencia de 56 kΩ todo el conjunto en serie. Para efectuar su verificación el electricista coloca sus pies en el suelo que tiene piso, formando un circuito eléctrico con una fuente y una malla de conducción. • Identificar la fuente y trazar el circuito que sigue la corriente Ic. • Calcular la corriente que circula por el cuerpo (Ic) y que va en dirección del suelo. • Identificar si el electricista está en peligro y por qué. • Si ahora realiza la verificación montado sobre un banco aislado del suelo. ¿Qué puede constatar? Fig. 1.6 Figura 1. 6 Circuito con lámpara de Neón Probador 12 1.1.7 ANEXOS Tubería metálica para agua. Figura 1. 7 Esquema eléctrico para un sistema unifamiliar 13 1.2 EXPERIMENTO DE LABORATORIO No. 2 SIMBOLOGÍA Y CONCEPTOS BÁSICOS. 1.2.1 OBJETIVOS • Que el alumno conozca los conceptos mínimos relacionados a una instalación eléctrica en baja tensión. • Que el alumno conozca la simbología que representa a los elementos eléctricos utilizados en la realización de planos eléctricos correspondientes a una instalación eléctrica. 1.2.2 EXPOSICIÒN Simbología La Simbología eléctrica, se utiliza para la realización de planos eléctricos, en los cuales, se puede distinguir el uso de las Normativas. Entre la simbología más utilizada tenemos: Salida de Centro Incandescente Arbotante Incandescente Interior Arbotante Incandescente Intemperie Arbotante Incandescente Interior Lámpara Fluorescente Contacto Sencillo en muro Contacto sencillo en piso Contacto sencillo controlado por apagador Contacto múltiple en muro Contacto sencillo Intemperie 14 Salida Especial Interruptor sencillo Interruptor sencillo de puerta Interruptor sencillo de cadena Interruptor de tres vías o de escalera Interruptor de cuatro vías de escalera ò paso. Tablero General Tablero de Fuerza Campana Zumbador Interruptor Flotador Botón de Timbre Ventilador Salida para Televisión Registro en muro ò losa Teléfono directo Extensión Telefónica 15 Transformador de Corriente Tablero de portero eléctrico Teléfono de portero eléctrico Línea por muro y losa Línea por piso Tubería por teléfono Cuadro Indicador Medidor de la compañía suministradora de energía Interruptor termo magnético Fusible Interruptor (de navajas) 1 Polo Interruptor (de navajas) ò cuchilla de 2 polos Interruptor (de navajas) ò cuchilla de 3 polos Interruptor de presión para flotador en posición abierta (con tanque elevado lleno) Interruptor de presión para flotador en posición abierta (con tanque bajo ò cisterna sin agua) Figura 2. 1 Simbología eléctrica 16 Conceptos Básicos Partes de un circuito eléctrico Todo circuito eléctrico práctico, sin importar qué tan simple o qué tan complejo sea, requiere de cuatro partes básicas: • Una fuente de energía eléctrica. • Conductores. • Una Carga. • Un dispositivo de control. Corriente Eléctrica Para trabajar con circuitos eléctricos es necesario conocer la capacidad de conducción de electrones a través del circuito, es decir, cuántos electrones libres pasan por un punto dado del circuito en un segundo. A la capacidad de flujo de electrones libres se le llama corriente y se designa, en general, por la letra I, que indica la intensidad del flujo de electrones medida en Amperios. Medición de la corriente eléctrica Hay instrumentos para tal fin, conocidos como: Amperímetros, miliamperímetros, o micro amperímetros, dependiendo del rango de medición requerido, estos aparatos indican directamente la cantidad de corriente medida en Amperes que pasa a través de un circuito. Para el uso de Corriente Alterna, un Amperímetro se conecta “en serie”, es decir, extremo con extremo con otros componentes del circuito y se designa con la letra A dentro de un círculo como se ve en la fig.2.2. Figura 2. 2 Símbolo del Amperímetro Voltaje o diferencia de potencial Es evidente que la energía potencial de los electrones libres en la terminal positiva de un circuito es menor que la energía potencial de los que se encuentran en la terminal negativa; por tanto, hay 17 una “diferencia de energía potencial” llamada comúnmente diferencia de potencial; esta diferencia de potencial es la que crea la “presión” necesaria para hacer circular la corriente. Las fuentes de voltaje en los circuitos son las que crean la diferencia de potencial y producen la circulación de corriente, por eso también se les conoce como Fuentes de Fuerza Electromotriz (FEM). La unidad básica de medición de la diferencia de potencial es el Volt y por lo general, se designa con la letra V o E y se mide por medio de Voltímetros que se conectan en paralelo con la fuente como se ve en la fig. 2.3. Figura 2. 3 Circuito básico para medir Voltaje Resistencia Eléctrica Es la oposición que un elemento presenta al paso de la corriente eléctrica a través de él. Todos los componentes que se usan en los circuitos eléctricos, tienen alguna resistencia, siendo de particular interés en las instalaciones eléctricas la resistencia de los conductores. Cuatro factores afectan la resistencia metálica de los conductores: • Su longitud • El área transversal • El tipo de material del conductor y • La temperatura. La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud; es decir, que a mayor longitud del conductor el valor de la resistencia es mayor. La resistencia es inversamente proporcional al área o sección (grueso) del conductor; es decir, a medida que un conductor tiene mayor área su resistencia disminuye. 18 La resistencia se puede medir por medio de aparatos llamados multímetro que integran también la medición de voltajes y corrientes; el circuito tiene que estar desenergizado para dicha medición. La resistencia también se puede calcular por método indirecto de voltaje y corriente. Ley de Ohm La ley de Ohm presenta los conceptos básicos de la electricidad, es importante tener práctica en su uso. La ley de Ohm se expresa de la siguiente manera: Ec. (1.1) V=I.R Donde: V= Voltaje I = Corriente R= Resistencia a) Potencia: En los circuitos eléctricos la capacidad de realizar un trabajo se conoce como la potencia; por lo general se asigna con la letra P y en honor a la memoria de James Watt, inventor de la máquina de vapor, la unidad de potencia eléctrica es el Watt; se abrevia W. Muchas veces en algunos dispositivos como lámparas, calentadores, secadoras, etc. Se expresa su potencia en Watts y entonces es necesario manejar la expresión matemática de la potencia. Para calcular la potencia eléctrica en un circuito eléctrico se usa la relación: Ec. (1.2) P=V.I Donde: P= potencia en Watts V= Voltaje I= Corriente. Existen aparatos de lectura directa denominados wattímetro que son muy útiles, particularmente en los circuitos de corriente alterna; el wattímetro denominado electrodinámico se puede usar tanto en circuitos de corriente continua como de corriente alterna. b) Energía Eléctrica: Es la potencia eléctrica consumida durante un determinado período y se expresa como watts-hora o kilowatts-hora; la fórmula para su cálculo sería: Ec. (1.3) E=V.I.t 19 Donde: P = potencia V =Voltaje I = Corriente t = tiempo en horas. El kilowatt-hora es la base para el pago del consumo de energía eléctrica. El dispositivo que mide el consumo de energía eléctrica es el kilowatt-horímetro que, por lo general, se instala en todas las casas de habitación y del cual representantes de la empresa eléctrica de suministro, toman lecturas mensuales. Conexión en Serie. Con relación a los circuitos conectados en serie se deben tener ciertas características: • La corriente que circula por todos los elementos es la misma; esto se puede comprobar conectando amperímetros en cualquier parte del circuito y observando que la lectura es la misma. • Si algún elemento se desconecta se interrumpe la corriente en todo el circuito. • La magnitud de la corriente que circula es inversamente proporcional a la resistencia de los elementos conectados al circuito y la resistencia total del circuito es igual a la suma de las resistencias de cada uno de los componentes. • El voltaje total aplicado es igual a la suma de las caídas de voltaje en cada uno de los elementos de circuito. Conexión en Paralelo Las características principales de los circuitos conectados en paralelo son: Las corrientes que circulan por los elementos principales o trayectorias del circuito son iguales a la suma de las corrientes de los elementos en derivación, también llamadas ramas en paralelo. A diferencia de los circuitos conectados en serie, si por alguna razón hay necesidad de remover o desconectar alguno de los elementos en paralelo, esto no afecta a los otros, es decir, no se interrumpe el flujo de corriente. Este tipo de conexión es la que se usa más en instalaciones eléctricas residenciales. El voltaje en cada uno de los elementos en paralelo es igual al voltaje de la fuente de alimentación. Circuitos en conexión Serie-Paralelo Son fundamentalmente una combinación de los arreglos serie y paralelo y de hecho combinan las características de ambos tipos de circuitos. 20 El concepto de Caída de Voltaje. Cuando la corriente fluye por un conductor, parte del voltaje aplicado se “pierde” en superar la resistencia del conductor. Si esta pérdida es excesiva y es mayor de cierto porcentaje que fijan las normativas en El Salvador en instalaciones eléctricas, lámparas y algunos otros aparatos eléctricos tienen problemas en su operación. Para calcular la caída del voltaje se puede aplicar la Ley de Ohm que se ha estudiado con anterioridad en su forma V = R.I. La resistencia de los conductores depende de su longitud y de su diámetro; a cada calibre del conductor le corresponde un dato de su resistencia, que normalmente está expresada en ohms por cada metro de longitud, lo que permite calcular la resistencia total del conductor como: Ec. (1.4) R= r . L Donde: R= Resistencia total del conductor. r = resistencia en ohms/metro. L= longitud total del conductor. El diseño Eléctrico Se puede definir como el desarrollo de un método que permita la distribución de la Energía eléctrica, desde un punto en que se encuentre disponible y que se conoce como la entrada o punto de alimentación del servicio eléctrico, hasta los puntos de utilización. Circuito Derivado Conjunto de conductores que van hasta el último dispositivo de sobre corriente en el sistema. Generalmente alimenta a una pequeña parte del sistema. Alimentador Conjunto de conductores que alimentan a un grupo de circuitos derivados. En casas de habitación (instalaciones pequeñas) no hay alimentadores; reciben la potencia a través de los Dispositivos de protección contra sobre corrientes en los tableros. Tableros Conjuntos de dispositivos de sobre corriente contenidos en gabinetes accesibles sólo por el frente. Subalimentadores Son circuitos derivados, conocidos como alimentadores secundarios. Se colocan después del tablero general. 21 Canalizaciones Una canalización es un conducto cerrado, que proporciona protección mecánica a los conductores, ya que los aísla físicamente y confirma cualquier problema de calor o chispas producidas por fallas en aislamiento. Tubo-Conduit Es un tipo de tubo (de metal o plástico) que se usa para contener y proteger los conductores eléctricos usados en las instalaciones Cajas Eléctricas Son las terminaciones que permiten acomodar las llegadas de los distintos tipos de tubos conduit, cables armados, o tubos no metálicos; con el propósito de empalmar cables y proporcionar salidas para contactos, apagadores, salidas para lámparas y luminarias en general. Estas cajas, se han diseñado en distintos tipos y dimensiones; así como los accesorios para su montaje para dar la versatilidad que las instalaciones eléctricas requieren. Conductores Eléctricos En general la palabra “Conductor” se usa con un sentido distinto al de alambre, ya que por lo general un alambre es de sección circular, mientras que un conductor puede tener otras formas (por ejemplo barras rectangulares o circulares), sin embargo, es común que a los alambres se les designe como conductores, por lo que en caso de mencionar algún conductor de forma o características distintas a los alambres, se designará específicamente con el nombre que se le conozca. Aislamiento El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, que resiste el paso de la corriente a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo largo del conductor. Ampacidad La Ampacidad de un cable es su capacidad de Conducción; es la máxima corriente en Amperes que puede ser transportada en un conductor cumpliendo con los requerimientos de seguridad. Interruptor Se define como un interruptor pequeño de acción rápida, operación manual y baja capacidad que se usa, por lo general, para controlar aparatos pequeños domésticos y comerciales así como unidades de alumbrado pequeñas. 22 Contactos Los contactos se usan para enchufar (conectar) por medio de clavijas, dispositivos portátiles tales como lámparas, taladros portátiles, radios, televisores, tostadores, licuadoras, batidoras, secadoras de pelo, rasuradoras eléctricas, etc. Portalámparas Qui